(57)【要約】【課題】樹脂体の交換作業が容易で、かつ冷却液を樹脂体に確実に通過させる構造のイオン交換器を提供する。【解決手段】イオン交換器１０は、イオン交換樹脂１２（樹脂体）が封入されたパック１４が内壁５６の全周に亘って密着するように、冷却液の流れ方向に沿ってパック１４を収縮させる収縮手段（張力発生部材４８）を有している。パック１４内の樹脂体１２全体の体積が減少すると、収縮手段４８がパックを冷却液の流れ方向に収縮させる。冷却液の流れ方向に対し垂直な方向には収縮しないため、内壁５６全周に亘って密着し続ける。したがって、パック１４と収容部４４の内壁５６との間に隙間が生じることを抑制し、パック１４内の樹脂体１２に、冷却液を確実に通過させることができる。【選択図】図２
2007122906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の冷却液循環回路に設けられ、冷却液に含まれる所定のイオンをイオン交換樹脂に吸着させて冷却液中のイオン濃度を低減するイオン交換器であって、
冷却液が内部に流通可能で、イオン交換樹脂が封入されたパックと、
冷却液が貫流する流路に形成され、前記パックを収容する収容部と、
を有し、さらに、
前記パックが収容部の内壁に密着するように、前記パックを収縮させる収縮手段、
を備えるイオン交換器。
【請求項２】
請求項１に記載のイオン交換器であって、
収縮手段は、一端が前記パックの上流側に、他端が前記パックの下流側に接続され、これら接続部位を引き寄せる張力を発生する張力発生部材である、
イオン交換器。
【請求項３】
請求項１に記載のイオン交換器であって、
収縮手段は、収容部の前記パックより上流側及び下流側に設けられ、前記パックを挟持して、前記パックを圧縮する力を発生する圧縮力発生部材である、
イオン交換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換器であって、
収容部には、開口と、その開口に脱着可能な蓋が設けられており、前記パックが交換可能となっている、イオン交換器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン交換器であって、
前記パックは、伸縮自在な材質で形成されていることを特徴とする、イオン交換器。
【請求項６】
燃料電池の冷却液循環回路に設けられるイオン交換器に収容され、冷却液に含まれる所定のイオンを吸着するイオン交換樹脂が封入されたパックであって、
イオン交換器内に形成された収容部の内壁に前記パックが密着するように、前記パックを収縮させる収縮手段を有する、イオン交換樹脂パック。
【請求項７】
請求項６に記載のイオン交換樹脂パックであって、
収縮手段は、一端が前記パックの上流側に、他端が前記パックの下流側に接続されて、これらの接続部位を引き寄せる張力を発生する張力発生部材である、
イオン交換樹脂パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の冷却液循環器回路における冷却液中のイオン濃度を低減するイオン交換器、及びイオン交換器に収容されるイオン交換樹脂を封入したパックに関し、詳細には、パックに封入されるイオン交換樹脂の形態を適切に保持するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池には、これに用いる電解質の種類に応じて、性能を発揮させるのに適正な動作温度がある。この適正な動作温度を保つために、燃料電池には、これを冷却するシステムとして冷却液循環回路が設けられている。
【０００３】
この燃料電池の冷却液循環回路には、冷却液の熱を外気に放散させるラジエータと、冷却液を圧送するウォータポンプと、燃料電池スタック内に設けられた冷却液が循環する内部通路と、これらを接続し、冷却液が循環する冷却配管が設けられている。このような燃料電池の冷却液循環回路には、純水やエチレングリコール等を含んだ冷却液が用いられる。
【０００４】
このような冷却液循環回路を構成する部品（ラジエータ、ウォータポンプ、及び冷却配管等）は、主に金属製であり、これらの部品からは僅かながら金属イオンが溶出する。金属イオンの溶出により冷却液中のイオン濃度が上昇すると、冷却液が導電性を有してしまい、燃料電池スタックから冷却液を伝って電流が流れることで燃料電池スタックとボデーアース間において所定の絶縁抵抗値を確保できないという問題があった。
【０００５】
そこで、従来から燃料電池の冷却液循環回路１００には、冷却液に溶出した金属イオンを除去するため、例えば図４に示すような内部構造のイオン交換器１２０が設けられている。イオン交換器１２０は、硬質のケース１２２の内部１２４に、「粒状のイオン交換樹脂」（以下、「樹脂体」と記す）１２６が封入されて構成されている。ケース１２２に形成された流入口１２８と、流出口１３０には、樹脂体１２６がケース内部１２４から流出しないようフィルタ１２９，１３１が設けられている。流入口１２８をからケース内部１２４に流入した冷却液は、含有する金属イオンが樹脂体１２６に吸着されて、イオン濃度が低下する。イオン濃度が低下した冷却液は、流出口１３０に設けられたフィルタ１３１を通って、イオン交換器１２０外に流れ出る。以上のようにして、イオン交換器１２０は、冷却液循環回路を流れる冷却液中の、金属イオンの濃度を低減することができる。
【０００６】
ところで、イオン交換樹脂（樹脂体）のイオン吸着量には限界があり、従来からイオン交換器に充填された樹脂体は、所定の寿命をもって交換又は再生する必要があった。特に、燃料電池車等の移動体に搭載されるイオン交換器においては、整備性やコストの観点から、イオン交換器を新しいものに交換するのではなく、イオン交換器のケースに収容される樹脂体を、容易に交換にすることが要望されていた。
【０００７】
そこで、下記の特許文献１のイオン交換器においては、通水性を有する布帛で形成された袋体にイオン交換樹脂を封入したもの（以下、「イオン交換樹脂パック」と記す）を、これをイオン交換器のケース内部に配置している。イオン交換樹脂パックごと交換することで、寿命となった樹脂体の交換作業を容易にしている。
【０００８】
さらに、特許文献１の袋体を形成する布帛は弾力性を有しており、樹脂体の体積が全体として変化する場合において適切な形態に保持している。このため、冷却液中を樹脂体が浮遊し、衝突し合って樹脂体の「割れ」や磨耗粉が生じてしまうことを抑制することが可能となっている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３５５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１のイオン交換器においては、樹脂体の体積減少がある程度進行すると、これに応じて袋体が全体的に収縮してしまい、ケースと袋体との間に隙間が生じてしまう。このような隙間が生じると、冷却液が樹脂体を通過することなくイオン交換器を貫流する、いわゆる「ショートパス」を生じるため、イオン交換器として所望のイオン吸着能力を発揮できないという問題がある。
【００１１】
そこで本発明は、冷却液を樹脂体に確実に通過させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るイオン交換器は、冷却液が内部に流通可能で、イオン交換樹脂が封入されたパックと、冷却液が貫流する流路に形成され、前記パックを収容する収容部と、を有しており、さらにイオン交換器は、前記パックが収容部の内壁に密着するように、前記パックを収縮させる収縮手段、を備えている。パック内の樹脂体全体の体積が減少すると、収縮手段がパックを冷却液の流れ方向に収縮させる。パックは、冷却液の流れ方向に対し垂直な方向には収縮しないため、収容部の内壁に密着し続けることが可能となる。
【００１３】
ここで、収縮手段は、一端が前記パックの上流側に、他端が前記パックの下流側に接続され、これらの部位を引き寄せる張力を発生する張力発生部材であることが好ましい。張力発生部材には、ゴムひもや、コイルスプリング等が用いられる。張力発生部材が相対向する位置に接続されたパックを、収容部内に所定の方向に向けて配置することで、パックを冷却液の流れ方向に沿って収縮させることができる。
【００１４】
また、収縮手段は、収容部の前記パックより上流側及び下流側に設けられても良く、前記パックを挟持して、前記パックを圧縮する力を発生する圧縮力発生部材であることが好ましい。圧縮力発生部材には、コイルスプリング等が用いられる。パックより上流側及び下流側に設けられた圧縮力発生部材が、パックを挟持し、かつ冷却液の流れ方向に沿って圧縮する。上流側及び下流側から圧縮力が付与されたパックは、冷却液の流れ方向に収縮することができる。
【００１５】
また、収容部には、開口と、その開口に脱着可能な蓋が設けられても良く、パックが交換可能となっていることが好ましい。蓋を開けて、パックを交換するだけで、劣化した樹脂体全体を交換することができる。
【００１６】
また、パックは、伸縮自在な材質で形成されていることが好ましい。パックに充填された樹脂体を、冷却液の流れ方向だけでなく、全体的に収縮させることができる。
【００１７】
本発明に係るイオン交換樹脂パックは、イオン交換器に収容され、イオン交換樹脂が封入されたパックであって、イオン交換器内に形成された収容部の内壁に前記パックが密着するように、前記パックを収縮させる収縮手段を有している。パック内の樹脂体全体の体積が減少すると、収縮手段がパックを収縮させる。このパックを、イオン交換器の収容部に、所定の方向に向けて配置することで、パックは冷却液の流れ方向に収縮する。パックは、冷却液の流れ方向に対し垂直な方向には収縮しないため、収容部の内壁の全周に亘って密着し続けることが可能となる。
【００１８】
ここで、収縮手段は、一端が前記パックの上流側に、他端が前記パックの下流側に接続されても良く、これらの接続部位を引き寄せる張力を発生する張力発生部材であることが好ましい。張力発生部材には、ゴムひもや、コイルスプリング等が用いられる。張力発生部材が接続されたパックを、収容部内に所定の方向に向けて配置することで、パックを冷却液の流れ方向に沿って収縮させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、樹脂体に冷却液を、確実に通過させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
〔第１実施形態〕
まず、本実施形態のイオン交換器１０が適用される燃料電池の冷却液循環回路について、図１を用いて概略構成を説明する。図１は、主に燃料電池車等の移動体に搭載される燃料電池の冷却液循環回路の概略構成を示す図である。
【００２２】
冷却液循環回路１００は、燃料電池スタック１０６の内部に形成された内部通路１０８と、この内部通路１０８に冷却液を圧送するウォータポンプ１０４と、冷却液の熱を外気に放熱するラジエータ１０２と、冷却液中のイオン濃度を低減するイオン交換器１０を有しており、これらは、冷却液が循環するよう配管で接続されている。
【００２３】
内部通路１０８は、燃料電池スタック１０６のセパレータの内部等に、冷却液が貫流可能に形成されている。この内部通路１０８に冷却液を貫流させることで、発電反応に伴って生じる熱により高温となった燃料電池スタック１０６を冷却することができる。内部通路１０８を流れる冷却液の流量を適宜調整することにより、燃料電池スタック１０６を適正な動作温度に保つことができる。
【００２４】
内部通路１０８を通過して高温となった冷却液は、ラジエータ１０２に送られて、ここで外気により冷却される。ラジエータ１０２を通過し、低温となった冷却液は、配管の分岐点Ｘで分流される。分流された冷却液のうち一方は、イオン交換器１０を貫流してからウォータポンプ１０４に送られ、もう一方は、バイパス配管１１０を通って、直接ウォータポンプ１０４に送られる。なお、ウォータポンプ１０４は、冷却液循環回路１００に冷却液を循環できれば、回路中の任意の場所に設けることができる。
【００２５】
イオン交換器１０は、内部にイオン交換樹脂を収容しており、ここに流入した冷却液に含まれる所定のイオンを、イオン交換樹脂に吸着させる。よって、イオン交換樹脂を貫流し、イオン交換器から流出した冷却液は、流入する冷却液に比べて所定のイオン濃度が低減されている。
【００２６】
以上のようにして、冷却液は、燃料電池スタック１０６の内部通路１０８、ラジエータ１０２、及びイオン交換器１０を含む冷却液循環回路１００を循環する。この冷却液は、ラジエータ１０２において冷却されると共に、イオン交換器において冷却液中のイオン濃度が低減される。
【００２７】
次に、本実施形態のイオン交換器１０の構成について、図２を用いて説明する。図２には、イオン交換器１０の縦断面図を示す。イオン交換器１０は、粒状のイオン交換樹脂が封入されたイオン交換樹脂パック１４（以下、単に「パック１４」と記す）と、これを収容する空間である収容部４４を形成するケース１６とを有している。
【００２８】
ケース１６は、合成樹脂等の硬質部材で一体に成形されている。収容部４４よりケース１６の上流側（図中左側）には、収容部４４に比べて断面積の小さい流入口２２が形成されている。この流入口２２より、ケース１６内に冷却液が流入する。一方、ケース１６の下流側（図中右側）は、収容部４４の断面積そのままに開口している。この開口を覆うように、蓋１８が装着される。
【００２９】
蓋１８は、ケース１６と同様の部材で成形されており、下流側には、流入口２２と同等の断面積を有する流出口２４が形成されている。この流出口２４からケース１６内の冷却液が流出する。
【００３０】
イオン交換器１０においては、ケース１６に、蓋１８を装着することで、これらの内側に冷却液が貫流する流路４３が形成される。この流路４３を、冷却液が、図２に一点鎖線矢印Ａで示す通水経路に沿って、冷却液の流れ方向に貫流する。流路４３のうち、流入口２２と流出口２４に挟まれた部位であり、かつケース１６で囲まれた部位が、収容部４４となる。収容部４４に比べて流入口２２及び流出口２４の断面積は十分に小さく設定されているため、収容部４４に配置されたパック１４は、流出口２４及び流入口２２から流出したり、はみ出したりすることなく、収容部４４に収容・保持される。
【００３１】
また、ケース１６に対して蓋１８は、ボルト３２により脱着可能となっているため、パック１４を容易に交換することができる。ケース１６の下流側の端部２８には、蓋１８を装着するためのフランジ３０が突出している。フランジ３０には、ボルト３２と係合する雌ねじ穴３４と、シール部材（Ｏリング３６）を配置するための溝３８が形成されている。一方、蓋１８には、フランジ３０の雌ねじ穴３４に対応した位置には、ボルト３２を通すための貫通穴４０が形成されている。ケース１６の溝３８にＯリング３６を配置し、ボルト３２を貫通穴４０から挿入して雌ねじ穴３４と係合させることで、蓋１８はケース１６に装着される。
【００３２】
一方、イオン交換樹脂パック１４は、粒状のイオン交換樹脂（樹脂体）１２が、袋体４６に封入されて構成される。ここで「粒状」とは、直径０．５〜２ｍｍ程度の球状又はこれに相当する形状を意味している。本実施形態で用いられるイオン交換樹脂の種類は、吸着させて冷却液中から除去したい（濃度を低減させたい）イオンに応じたものが適宜用いられる。
【００３３】
この樹脂体１２を封入する袋体４６は、内部に冷却液が流通可能な材質で構成されている。つまり、袋体４６は、通水性を有している。袋体４６は、メッシュ状の布等により構成されており、メッシュの細かさは、袋体に封入された樹脂体１２が、袋体４６の外に漏れ出ない大きさに形成されている。ここで「封入」とは、袋体４６が、樹脂体１２（直径０．５〜２ｍｍ程度）を、袋体４６の外に漏らさないよう収容することを意味している。袋体４６のメッシュの細かさは、内部に収容する樹脂体１２の大きさに加えて、冷却液の通水性、すなわち袋体４６を通過する冷却液の圧力損失についても考慮して設定される。
【００３４】
なお、樹脂体１２より生じた、直径が数十〜数百μｍの磨耗粉等については、袋体４６の外へ漏れ出る構成としてもかまわない。磨耗粉が袋体４６の外へ漏れ出る構成とした場合には、ケース１６の流出口２４側に磨耗粉を捕集するフィルタを設けることで、磨耗粉がイオン交換器１０より下流に流出することを防止することができる。
【００３５】
以上の構成に加えて、イオン交換器１０は、パック１４が、ケース１６の、収容部４４に対応する内壁５６（以下、「収容部の内壁」と記す）の全周に亘って密着するように、冷却液の流れ方向に沿ってパック１４を収縮させる収縮手段、を備えている。収縮手段が、冷却液の流れ方向に沿ってパック１４を収縮させるため、パック１４は、冷却液の流れ方向に対して垂直な方向、すなわち図２に矢印Ａで示す通水経路から内壁５６に向かう方向には、膨張することはあっても収縮することはない。よって、パック１４の袋体４６は、収容部の内壁５６の全周に亘って密着することとなる。
【００３６】
このような収縮手段をイオン交換器が備えることで、パック１４と、収容部４４の内壁５６との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。これにより、イオン交換器１０の流路４３を貫流する冷却液は、必ずパック１４内を通過することとなり、冷却液をパック１４内に封入された樹脂体１２に確実に通過させることができる。
【００３７】
イオン交換器１０においては、収縮手段として、パック１４の袋体４６に張力発生部材４８が装着されている。張力発生部材４８としては、ゴムひもや、コイルスプリング等を用いることができる。張力発生部材４８は、図２に示すように、所定の張力が生じる状態で、その両端が、それぞれパック１４（樹脂体１２が封入された袋体４６）の相対向する部位５０，５２に接続され、冷却液の流れ方向に沿って延びている。部位５０と部位５２との間には、張力発生部材４８により、互いに引き寄せ合う張力が作用するため、パック１４は、部位５０と５２の周辺が凹んだ形状に収縮しようとする。これにより、パック１４の袋体４６は、この中に封入される樹脂体１２を、冷却液の流れ方向に適度に圧縮することとなる。これにより、パック１４が液体中に浸されても、樹脂体１２が袋体４６の中を浮遊することを抑制することができる。
【００３８】
なお、相対向する部位５０と５２は、これらを結んだ直線の中点が、樹脂体１２が封入されたパック１４の中心となるように、設定されることが好ましい。換言すれば、張力発生部材４８は、パック１４の中心を通るように相対向する部位５０，５２に接続されることが好ましい。このように張力発生部材４８を接続することにより、パック１４を所定の冷却液の流れ方向に、収縮させることができる。すなわち袋体４６は、この中に充填された樹脂体１２を冷却液の流れ方向に比較的均等に圧縮することが可能となる。
【００３９】
また、袋体４６は、張力発生部材４８が接続されているだけでなく、伸縮自在な材質で形成されていることが好ましい。袋体４６を伸縮自在な材質で形成することで、袋体４６に充填された樹脂体１２を、冷却液の流れ方向だけでなく、全体的に収縮させることができる。これにより、パック１４内の樹脂体１２を、より均等に圧縮することができ、樹脂体１２が袋体４６の中を浮遊することを、確実に抑制することができる。
【００４０】
また、イオン交換器１０において、上述のパック１４は、部位５０，５２を接続する張力発生部材４８が、図２に一点鎖線矢印Ａで示す冷却液の通水経路、すなわち冷却液の流れ方向に沿うように、収容部４４に配置される。これにより、パック１４は、樹脂体１２全体の体積が減少した場合に、冷却液の流れ方向に沿って収縮することが可能となる。
【００４１】
以上、イオン交換器１０における、収容部４４と、これを収容するパック１４について説明したが、収容部４４の横断面形状（冷却液の流れ方向に直交する断面形状）は、円形断面であっても矩形断面であっても良く、任意の形状とすることができる。収容部４４の横断面形状は、これに収容されるパック１４の横断面形状と、略同一であることが好ましい。パック１４の横断面形状は、パック１４の袋体４６が、ケース１６の、収容部４４に対応する内壁５６（収容部の内壁）の全周に亘って密着可能な形状に設定される。つまり、パック１４の横断面形状は、収容部４４の横断面形状に応じた形状に設定される。
【００４２】
次に、本実施形態のイオン交換器１０及びイオン交換樹脂パック１４の動作について、図２を用いて説明する。
【００４３】
まず、イオン交換器１０の収容部４４に、パック１４を配設した直後の状態（初期状態）において、パック１４は、図２に二点鎖線で示す縦断面形状となっている。張力発生部材４８は、所定の張力が生じる状態に伸びており、パック１４の袋体４６と張力発生部材４８とが接続された部位５０’と５２’の周辺は、僅かに凹んだ形状となっている。この初期状態において、袋体４６は、収容部４４の内壁５６の全周に亘って密着している。
【００４４】
そして、イオン交換器１０の収容部４４に冷却液が貫流する。袋体４６は、内壁５６の全周に亘って密着しているため、収容部４４を貫流する冷却液は、すべてパック１４内を貫流する。すなわち、冷却液は、パック１４内に封入された樹脂体１２の隙間を通過することとなる。
【００４５】
詳細に説明すると、流入口２２から収容部４４に流入した冷却液は、袋体４６を通り抜け、袋体４６の中に充填された樹脂体１２に接触する。樹脂体１２に接触した冷却液からは、所定のイオンが樹脂体１２に吸着される。樹脂体１２は、所定のイオンを吸着するのと引換えに、水素イオンや水酸化物イオンを放出する。これら放出されたイオンが反応することで水が生成される。以上のようにして、樹脂体１２が封入されたパック１４内を通過した冷却液は、パック１４を通過する前の冷却液に比べて、除去したい所定のイオン濃度が低減されている。
【００４６】
このとき、樹脂体１２同士がこすれ合って磨耗粉が生じる。生じた磨耗粉は、袋体４６を通過して流出口２４からイオン交換器１０外へ流出する。以上のような理由により、冷却液がパック１４内を貫流すればするほど、樹脂体１２全体の体積は減少する。
【００４７】
そして、パック１４内にある樹脂体１２全体の体積が減少すると、パック１４の相対向する部位５０’と，部位５２’が張力発生部材４８により互いに引き寄せられて、パック１４は、冷却液の流れ方向に沿って、図２に矢印Ｂ及びＣで示すように上流側及び下流側から収縮する。収縮した状態のパック１４は、図２に実線で示すように、部位５０と部位５２の周辺が、初期状態に比べ、より凹んだ形状に収縮している。
【００４８】
樹脂体１２全体の体積の減少に応じて、パック１４が収縮するため、収縮状態にあるパック１４内の樹脂体１２は、袋体４６により適度に圧縮されている。このため、収縮状態においても、パック１４（袋体４６）の内部で、樹脂体１２が浮遊することを抑制することができる。
【００４９】
また、パック１４は、冷却液の流れ方向に沿って収縮するため、流れ方向に対して垂直な方向には収縮することがない。したがって、パック１４の袋体４６は、内壁５６の全周において、初期状態と変わることなく密着し続ける。パック１４と内壁５６との間に隙間が生じてしまうことがないため、イオン交換器１０の収容部４４を貫流する冷却液は、必ずパック１４内を貫流する。よって、冷却液は、パック１４内にある樹脂体１２を確実に通過することとなる。
【００５０】
以上に説明したイオン交換器１０においては、パック１４が、収容部４４の内壁５６の全周に亘って密着するように冷却液の流れ方向に沿って収縮させる手段として、パック１４の相対向する部位に張力発生部材４８が接続されている。パック１４内の樹脂体１２全体の体積が減少するにつれて、パック１４は冷却液の流れ方向に収縮するため、パック１４と内壁５６は密着し続ける。これにより、パック１４と内壁５６との間に隙間が生じることを抑制し、パック１４内の樹脂体１２に、冷却液を確実に通過させることができる。
【００５１】
〔第２実施形態〕
まず、第２実施形態のイオン交換器６０の構成について、図３を用いて説明する。イオン交換器６０は、図１に示す冷却液循環回路において、イオン交換器１０に替えて用いられる。図３には、イオン交換器６０の縦断面図を示す。本実施形態のイオン交換器６０において、冷却液の流れ方向に沿ってパック６２を収縮させる収縮手段は、パック６２より上流側及び下流側に設けられた圧縮力発生部材７０，７２であり、これらの圧縮力発生部材７０，７２が、パック６２の相対向する部位７４，７６を挟持し、かつパック６２に圧縮力を両側から作用させることにより、パック６２を収縮させる点で、第１実施形態のイオン交換器１０とは異なり、以下に詳細を説明する。なお、第１実施形態のイオン交換器１０と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、図３において理解を容易とするため、圧縮力発生部材７０，７２については、断面ではなく側面を示している。
【００５２】
圧縮力発生部材７０，７２は、例えば図３に示すように、先端部７５，７７側（パック６２が挟まれる側）ほど、コイルの径が小さくなるコイルスプリングである。これら圧縮力発生部材７０，７２は、収容部４４内に配置されたパック６２に対し、それぞれ上流側（流入口２２が形成される側、図中左側）及び下流側（流出口２４が形成される側、図中右側）に設置される。上流側の圧縮力発生部材７０は、ケース６６に形成された冷却液の流入口２２の近傍に設置される。一方、下流側の圧縮力発生部材７２は、ケース６６の蓋６８に形成された流出口２４の近傍に設置される。これら上流側の圧縮力発生部材７０と、下流側の圧縮力発生部材７２との間に挟まれて、パック６２が収容部４４内に配置される。
【００５３】
収容部４４内にパック６２が配置されると、２つの圧縮力発生部材７０，７２は、パック６２の相対向する部位７４，７６を挟持する。圧縮力発生部材７０，７２の先端部７５，７７が、パック６２の相対向する部位７４，７６を、それぞれ上流側及び下流側から冷却液の通水経路に沿って押圧することで、パック６２は収容部４４内において、所定の圧縮力もって挟持される。
【００５４】
なお、２つの圧縮力発生部材７０，７２は、パック６２が挟持されたとき、先端部７５，７７を結んだ直線が、パック６２の中心を通るように配設されていることが好ましい。このように圧縮力発生部材７０，７２を配設することにより、パック６２を所定の冷却液の流れ方向に、収縮させることができる。袋体４６は、この中に充填された樹脂体１２を比較的均等に圧縮することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態のイオン交換器６０において、圧縮力発生部材７０，７２として、先細形状のコイルスプリングが用いられたが、これに限定されるものではない。パック６２を、その上流側及び下流側から所定の圧縮力をもって挟持可能な部材であれば良い。例えば「板バネ」をパック６２の上流側及び下流側に設け、これらを撓ませてパック６２を挟持させる構成とすることも好適である。より低コストで、圧縮力発生部材を実現することができる。
【００５６】
次に、本実施形態のイオン交換器６０の動作について、図３を用いて説明する。
【００５７】
まず、イオン交換器６０の収容部４４にパック６２を配設した初期状態において、パック６２は、図３に二点鎖線で示す縦断面形状となっている。パック６２の部位７４’と部位７６’は、圧縮力発生部材７０，７２の先端部７５，７７が当接されて挟まれている。これら部位の間には、圧縮力発生部材７０，７２により冷却液の流れ方向に沿って圧縮力が作用している。部位７４’と部位７６’の周辺は、僅かに凹んだ形状となっている。なお、この初期状態において、パック６２の袋体４６は、ケース６６の、収容部４４に対応する内壁５６（以下、「収容部の内壁」と記す）の全周に亘って密着している。
【００５８】
そして、イオン交換器６０の収容部４４に冷却液が貫流すると、冷却液は、すべてパック６２内の樹脂体１２を通過する。パック６２内を通過した冷却液は、パック６２を通過する前の冷却液に比べて、所定のイオン濃度が低減される。冷却液がパック６２内を貫流するにつれて、パック６２内に封入されている樹脂体１２全体の体積は減少する。
【００５９】
パック６２の相対向する部位７４’と，部位７６’との間には、冷却液の通水経路（図３に矢印Ａで示す）に沿って圧縮力が作用しているため、パック６２は、通水経路に沿って上流側及び下流側から収縮する。収縮した状態のパック６２を、図３に実線で示す。パック６２（袋体４６）は、部位７４と部位７６の周辺が、初期状態に比べ、より凹んだ形状に収縮している。
【００６０】
以上のように、パック６２は、冷却液の流れ方向に沿って収縮するため、流れ方向に対して垂直な方向（図３に矢印Ｄで示す）には収縮することがない。したがって、パック６２の袋体４６は、収容部の内壁５６の全周に亘って、初期状態と変わることなく密着し続ける。パック６２の袋体４６と内壁５６との間に隙間が生じることがないため、イオン交換器６０の収容部４４を貫流する冷却液は、必ずパック６２内を貫流する。よって、冷却液は、パック６２内にある樹脂体１２を確実に通過することとなる。
【００６１】
以上に説明した第２実施形態のイオン交換器６０においては、パック６２が、収容部４４の内壁５６の全周に亘って密着するように冷却液の流れ方向に沿って収縮させる収縮手段として、収容部４４のパック６２より上流側及び下流側に圧縮力発生部材７０，７２が設けられている。圧縮力発生部材７０，７２が、前記パック６２の相対向する部位７４，７６を圧縮することにより、パック６２は、冷却液の流れ方向に収縮する。パック６２内の樹脂体１２全体の体積が減少するにつれて、パック６２は冷却液の流れ方向に沿って収縮するため、パック６２と内壁５６は密着し続ける。収容部４４の上流側及び下流側、すなわちケース６６及びその蓋６８に、圧縮力発生部材７０，７２を設置するという簡単な構成で、パック６２と内壁５６との間に隙間が生じることを抑制し、パック６２内の樹脂体１２に、冷却液を確実に通過させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】燃料電池の冷却液循環回路の概略構成の一例を示す図である。
【図２】第１実施形態のイオン交換器の縦断面図である。
【図３】第２実施形態のイオン交換器の縦断面図である。
【図４】従来技術のイオン交換器の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０，６０  イオン交換器、１２  樹脂体（粒状のイオン交換樹脂）、１４，６２  イオン交換樹脂パック、１６，６６  ケース、１８，６８  ケースの蓋、２２  流入口、２４  流出口、４３  流路、４４  収容部、４６  袋体、４８  張力発生部材、５０，５２，７４，７６  部位、５６  内壁、７０，７２  圧縮力発生部材（コイルスプリング）、７５，７７  先端部分、１００  冷却液循環回路、１０６  燃料電池スタック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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